Многоканальными синхронными СИФУ называются такие системы,

где каждый из ее каналов синхронизирован с соответствующей фазой напряжения сети. Количество каналов синхронизации подобной СИФУ соответствует числу фаз напряжения сети. Обобщенная функциональная схема многоканальной синхронной системы импульсно-фазового управления на примере тиристорного выпрямителя показана на рис. 1.2.

СИФУ содержит устройства синхронизации (УС1–УС3), генераторы

опорных напряжений (ГОН1–ГОН3), компараторы (К1–К3), блок ограничения углов (БОУ), формирователи импульсов управления силовыми тиристорами (ФИ1–ФИ3), распределитель (РИ) и драйверы (ДР) импульсов управления.

Рассмотрим более подробно взаимодействие элементов многоканальной синхронной СИФУ (см. рис. 1.3) на примере трехфазной мостовой схемы выпрямления.

В схеме выпрямления выделяют анодную VS4, VS6, VS2 и катодную VS1, VS3, VS5 тройки вентилей . В катодной тройке вентилей проводит вентиль, у которого анод самый положительный; в анодной тройке вентилей проводит вентиль, у которого катод самый отрицательный. Задача СИФУ формировать управляющие импульсы тиристоров VS1 – VS6 синхронизированных с сетью, следующих друг за другом через 60 эл.град и сдвигаемых по фазе в функции сигнала управления Uупр. В трехфазных схемах выпрямления угол управления a отсчитывается от точки естественной коммутации, которая совпадает с моментами перехода линейного напряжения через ноль или сдвинута на 30 эл.град относительно

фазного напряжения одной из фаз А, B, C. На рис. 3.13б точки естественной

коммутации отмечены латинскими буквами.

Рис. 1.2 Функциональная схема многоканальной синхронной СИФУ трехфазным мостовым тиристорным выпрямителем

Рассмотрим взаимодействие элементов многоканальной синхронной СИФУ на основе канала фазы А, т.к. в остальных каналах процессы аналогичны. С помощью УС1 формируется сигнал логической «1», заключенный между точками d – l, в течение которого на управляющий переход силового тиристора VS1 может быть подан импульс. Генератор опорного напряжения ГОН1 формирует пилообразный сигнал развертки с линейно нарастающим и дискретным фронтами uгон1, синхронизированный с фазой А. При выполнении условия Uупр £ uгон1 компаратор К1 переключается в состояние «1» и по переднему фронту запускает ФИ1, на выходе которого формируются импульсы управления силовыми тиристорами VS1 и VS4 одной стойки моста, имеющие стабильную длительность, необходимую для включения тиристоров. С помощью РИ, выполняющего логическую функцию «И», импульсы управления с выхода ФИ1 распределяются на катодную (A-УС1-ФИ1-РИ-Др1-VS1)  и анодную  (A-УС1-ФИ1-РИ-Др4-VS4)  группы вентилей. Аналогичное распределение осуществляется в фазах В и С. Нетрудно заметить, что интервалы пауз между импульсами управления смежных тиристоров как катодной, так и анодной групп (например, тиристоров VS1 и VS3) составляет 120 эл.град, а между импульсами управления одной фазы (например, тиристоры VS1 и VS4) – 180 эл.град.). РИ также повторяет импульс управления на тиристоре при включении очередного тиристора, что необходимо при работе в режиме прерывистого тока i_d.

Для надежной работы трехфазной мостовой схемы управления требует-

ся, чтобы длительность управляющих импульсов была больше 60 эл.град,

что неизбежно приводит к увеличению массогабаритных показателей УМ

(импульсных трансформаторов). Для устранения данного недостатка в СИФУ применяют сдвоенные импульсы управления малой длительности, либо высокочастотные импульсы в виде «пакета» с длительностью каждого

пакета в 120 эл.град, что соответствует максимально возможному промежутку времени между смежными тиристорами как катодной, так и анодной групп (см. рис. 1.4). Это нетрудно реализовать в РИ с помощью логических схем «ИЛИ». Как это показано на рис. 3.10.

Рис. 1.4 Распределитель сдвоенных импульсов управления трехфазным мостовым выпрямителем

Таким образом, в многоканальных синхронных СИФУ каждый канал

синхронизирован с напряжением соответствующей фазы напряжения сети и

является по отношению к ней ведомым каналом преобразования информативного входного сигнала в интервал времени (угол управления a).

Из всех возможных вариантов СИФУ многоканальные синхронные системы обладают максимальным быстродействием. Их основным недостатком является взаимная асимметрия импульсов управления по каждому из каналов (порядка 0,5–3 эл.град), обусловленная естественным разбросом характеристик их элементов, а также степенью искажения параметров напряжения сети.

1.1.2.2 Одноканальные синхронные СИФУ    

Одноканальные синхронные СИФУ отличаются тем, что в них с напряжением сети (независимо от числа фаз) синхронизирован только один

канал управления, который является ведущим, а все последующие – формируют импульсы управления тиристорами путем отсчета заданного интервала времени от базовой точки, за которую принимается момент времени образования управляющего импульса на выходе ведущего канала преобразования (необходимо отметить, что для однофазных однополупериодных ТП понятия одноканальная и многоканальная СИФУ совпадают).

В структуре на рис. 1.5 ведущим является канал фазы А, который по составу функциональных блоков и принципу их действия не отличается от

любого из каналов рассмотренной ранее многоканальной синхронной СИФУ. Импульсы управления в остальных каналах формируются при помощи счетной схемы, выполненной, например, на основе счетчика (СТ), генератора счетных импульсов (G) и дешифратора (DC). При появлении на выходе ФИ1 переднего фронта импульса счетчик СТ обнуляется и начинается счет импульсов с выхода генератора G. При достижении чисел N1, N2, соответствующих заданному интервалу времени, на выходе СТ дешифратор DC последовательно запускает ФИ2–ФИ3 фаз В и С. Заданные интервалы времени, формируемые счетной схемой, зависят от силовой схемы выпрямления. Угол регулирования определяется величиной сигнала управления Uупр на входе ФСУ.

Таким образом, в рассмотренной схеме одноканальной синхронной

СИФУ отсутствуют узлы синхронизации с сетью фаз В и С и

распределитель импульсов РИ, а управляющие импульсы тиристоров VS2, VS3, VS5, VS6 формируются путем отсчета заданного интервала времени (60 эл.град) от базовой точки, в результате этого система оказывается работоспособной только при условии правильного чередования фаз А, В, С, подключаемых к БСК. Основным преимуществом одноканальных синхронных СИФУ по сравнению с многоканальными синхронными является высокая степень симметрии импульсов управления (менее 0,5 эл.град), подаваемых на тиристоры соответствующей группы БСК. Однако, очевиден и существенный недостаток таких систем, заключающийся в снижении динамических показателей СИФУ и ВП в целом, по той причине, что все последующие импульсы управления, начиная с базового, формируются в параметрическом режиме, а не являются результатом активного сравнения опорного сигнала Yоп(t), формируемого ГОН, и сигнала управления Uупр(t). В результате результирующий интервал дискретизации увеличивается в три раза и равен половине периода Тс напряжения сети для трехфазного мостового преобразователя. При синхронном принципе построения СИФУ для трехфазной мостовой схемы выпрямления этот же интервал дискретизации был бы равен Тс/6. Кроме того, одноканальные синхронные СИФУ накладывают жесткие требования к стабильности параметров напряжения сети.

Типовые синхронные СИФУ по принципу управления делятся на системы с «вертикальным» и «горизонтальным» управлением. Различаются принципом построения ФСУ (фазосмещающего устройства)

В системах с « вертикальным » управлением управляющий сигнал смещается в вертикальной плоскости по отношению к опорному сигналу При этом приращению DUупр соответствует приращение Da угла регулирования (длительности открытого состояния) ключами БСК (см. рис. 1.6а).

В системах с « горизонтальным » управлением опорный сигнал зависит от сигнала управления и смещается относительно порогового значения «b» в горизонтальной плоскости (см. рис. 1.6б)., либо имеет зависимую от входного воздействия крутизну нарастающего фронта(см. рис. 1.6в)..